聚焦pH的五大考點(diǎn)

張志遠(yuǎn)　賴陸鋒　肖承云

在溶液的c（H+）很小時(shí)，可用pH來表示溶液的酸度，計(jì)算公式為：pH=-lgc（H+），取值范圍為0-14。pH越大，c（H+）越小，c（OH-）越大，酸性越弱，堿性越強(qiáng)。pH越小，c（H+）越大，c（OH-）越小，酸性越強(qiáng)，堿性越弱。在每年的高考中，對于pH的考查主要有以下幾個(gè)考點(diǎn)。

一、電解質(zhì)溶液與pH關(guān)系

1. 酸和堿的電離程度和溶液pH的關(guān)系。

對于相同物質(zhì)的量濃度但電離程度不同的酸溶液，在水溶液中電離程度越弱的酸pH越大，所以pH相同的強(qiáng)酸和弱酸，弱酸的物質(zhì)的量濃度大于強(qiáng)酸。同理，相同物質(zhì)的量濃度時(shí)，在水溶液中電離程度越弱的堿pH越小，所以pH相同的強(qiáng)堿和弱堿，弱堿的物質(zhì)的量濃度大于強(qiáng)堿。

【例1】常溫下，下列敘述正確的是（ ）

A. 中和pH與體積均相等的鹽酸和醋酸溶液，消耗NaOH的物質(zhì)的量相等

B. pH=a的醋酸溶液加水稀釋1倍后，溶液的pH=b，則a﹥b

C. 某物質(zhì)的溶液pH﹤7，則該物質(zhì)一定是酸或強(qiáng)酸弱堿鹽

D. 0.1mol/L一元酸HA溶液的pH=3，則NaA溶液存在A-+H2O■HA+OH-

解析：pH與體積均相等的鹽酸和醋酸溶液，醋酸的物質(zhì)的量濃度大于鹽酸濃度，所以消耗NaOH的物質(zhì)的量醋酸大于鹽酸，A錯(cuò)誤。pH=a的醋酸溶液稀釋，pH升高，B錯(cuò)誤；某物質(zhì)的溶液pH﹤7，該物質(zhì)還有可能是強(qiáng)酸酸式鹽，如NaHSO4溶液，C錯(cuò)誤；若HA為強(qiáng)酸，則0.1mol/L一元酸HA溶液的pH=1，而pH=3，則HA為弱酸，NaA在水溶液中存在水解平衡，D正確。

答案：D

2. 水的電離和溶液pH。

水是一種極弱的電解質(zhì)，可以發(fā)生微弱的電離，其電離方程式為：2H2O■H3O+ + OH-，簡寫為：H2O■H+ + OH-。常溫下，純水中c（H+）= c（OH-）=10-7 mol·L-1，酸和堿以及強(qiáng)酸酸式鹽抑制水的電離，所以水電離出的c（H+）= c（OH-）<10-7 mol·L-1。而對于弱酸鹽或者弱堿鹽促進(jìn)水的電離，此時(shí)水電離出的c（H+）= c（OH-）>10-7 mol·L-1。

【例2】（2011·四川）25℃時(shí)，在等體積的 ① pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）2溶液，③pH=10的Na2S溶液，④pH=5的NH4NO3溶液中，發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量之比是（ ）

A. 1 ∶ 10 ∶ 1010 ∶ 109 B. 1 ∶ 5 ∶ 5×109 ∶ 5×108

C. 1 ∶ 20 ∶ 1010 ∶ 109 D. 1 ∶ 10 ∶ 104 ∶ 109

解析：本題考查酸、堿、鹽對水電離的影響及Kw與溶液中c（H+）、c（OH-）之間的換算. ①pH=0的H2SO4溶液中c（H+）=1 mol/L，c（OH-）=10-14 mol/L，H2SO4溶液抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c（H+）=10-14 mol/L；②0.05mol/L的Ba（OH）2溶液中c（OH-）=0.1 mol/L，c（H+）=10-13 mol/L，Ba（OH）2溶液抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c（H+）=10-13 mol/L；③pH=10的Na2S溶液促進(jìn)H2O的電離，由H2O電離出的c（H+）=10-4 mol/L；④pH=5的NH4NO3溶液促進(jìn)H2O的電離，由H2O電離出的c（H+）=10-5mol/L.4種溶液中電離的H2O的物質(zhì)的量等于H2O電離產(chǎn)生的H+的物質(zhì)的量，其比為：10-14 ∶ 10-13 ∶ 10-4 ∶ 10-5=1 ∶ 10 ∶ 1010 ∶ 109。

答案：A

【例3】常溫下，由水電離生成的c（H+）=10-12 mol·L-1的某溶液中，一定不能大量共存的離子組是（ ）

A. Na+、Fe3+、NO3-、SO42-

B. K+、AlO2-、CO32-、Cl-

C. Na+、K+、Cl-、HSO3-

D. Na+、CH3COO-、C6H5O-、OH-

解析：常溫下，由水電離生成的c（H+）=10-12 mol·L-1<10-7 mol·L-1，水的電離受到抑制，該溶液有可能為酸溶液或者堿溶液。A選項(xiàng)中在堿溶液中Fe3+與OH-不可大量共存；B選項(xiàng)中的AlO2-和CO32-在酸性溶液中不能與H+大量共存；C選項(xiàng)中的HSO3-既不能跟H+也不能跟OH-大量共存；D選項(xiàng)中的CH3COO-、C6H5O-和OH-在酸性溶液中不能與H+大量共存。

答案：C

3. 混合溶液的酸堿性的判斷

溶液酸堿性判斷依據(jù)是溶液中c（H+）和c（OH-）相對大小的比較： 當(dāng)c（H+）>c（OH-）時(shí)，溶液呈酸性； 當(dāng)c（H+）=c（OH-）時(shí)，溶液呈中性； 當(dāng)c（H+）（1）強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合：當(dāng)a+b=14，若混合后pH=7；若大于14，混合后pH>7；若小于14，混合后pH<7。

（2）當(dāng)a+b=14，混合后看酸堿的強(qiáng)弱，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合后pH=7；強(qiáng)酸和弱堿混合后pH>7；弱酸和強(qiáng)堿混合后pH<7。

【例4】室溫時(shí)，下列混合溶液的pH一定小于7的是

A. pH=3的鹽酸和pH=11的氨水等體積混合

B. pH=3的鹽酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合

C. pH=3的醋酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合

D. pH=3的硫酸和pH=11的氨水等體積混合

解析：醋酸為弱酸，氫氧化鋇為強(qiáng)堿，所以pH=3的醋酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合溶液呈酸性，即pH<7。

答案：C

二、pH大小的比較

在相同溫度和相同的濃度下，酸性越強(qiáng)的溶液，pH值越小，其對應(yīng)的鹽溶液中弱酸根離子水解程度越弱，所以該鹽溶液堿性越弱；同理，相同條件下，堿性越強(qiáng)的溶液，pH值越大，其對應(yīng)的鹽溶液中弱堿根離子水解程度越弱，所以該鹽溶液酸性越弱。

【例5】（2009·全國）現(xiàn)有等濃度的下列溶液：①醋酸，②苯酚，③苯酚鈉，④碳酸，⑤碳酸鈉，⑥碳酸氫鈉。按溶液pH由小到大排列正確的是

A. ④①②⑤⑥③ B. ④①②⑥⑤③

C. ①④②⑥③⑤ D. ①④②③⑥⑤

解析：①②④均屬于酸，其中醋酸酸性最強(qiáng)，碳酸次之，苯酚酸性最弱。③⑤⑥均屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，根據(jù)越弱越水解的原理知，因酸性：H2CO3>苯酚>HCO3-，所以對應(yīng)的鹽，其堿性為：碳酸鈉>苯酚鈉>碳酸氫鈉，pH順序相反，故C項(xiàng)正確.

答案：C

三、pH值的測定方法

測定溶液pH通常用pH試紙和pH計(jì)。其中用pH試紙測定溶液pH的具體操作為：測定時(shí)，將pH試紙放在表面皿上，用干凈的玻璃棒蘸取被測溶液并滴在pH試紙上，半分鐘后把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，讀出溶液的pH范圍。pH試紙測定pH值時(shí)的注意事項(xiàng)：

⑴不能直接把pH試紙浸入待測的溶液中，以免帶入雜質(zhì)，同時(shí)還可能溶解pH試紙上的一部分指示劑，致使比色時(shí)產(chǎn)生較大誤差。

⑵不能先用水將pH試紙潤濕再進(jìn)行測定。因?yàn)閷⒋郎y溶液滴到用水潤濕后的pH試紙上，其溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)將變小。

⑶要更精確地測定溶液的pH用pH計(jì)。

【例6】某化學(xué)興趣小組按以下步驟探究某一溫度下氯化鈉飽和溶液的酸堿度。

猜想或假設(shè)：溶液的pH可能為：

①pH<7；②_______________；③_______________。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：要測定該溶液的酸堿度，除有正確的操作步驟外，還不能采用下列物質(zhì)中的____________________來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①pH試紙；②紫色石蕊試液；③酚酞試液

組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

甲同學(xué)：取pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取氯化鈉溶液滴在pH試紙上，把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，測得pH=7。

乙同學(xué)：取pH試紙放在玻璃片上，先用蒸餾水將pH試紙潤濕，然后用玻璃棒蘸取氯化鈉溶液沾在pH試紙上，把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，測得pH=7。

丙同學(xué)：將pH試紙直接浸入氯化鈉溶液中，把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，測得pH=7。

評(píng)價(jià)：三位同學(xué)中操作規(guī)范的是______同學(xué)。指出其余同學(xué)操作上的錯(cuò)誤。

________________________________________________。

結(jié)論和分析：丙同學(xué)得出“凡是鹽溶液的pH都等于7”，你認(rèn)為該結(jié)論是否正確？___________，請舉例說明。

解析：測定溶液的酸堿度一般不用酚酞試液，因酚酞試液遇酸呈無色，在中性溶液中也呈無色，用pH試紙測量時(shí)，應(yīng)用玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙上，不能先將pH試紙濕潤，更不能將pH試紙伸到待測溶液中。

答案：pH=7；pH>7。②③ 甲；乙：pH試紙不能潤濕；丙：pH試紙不能直接放入待測溶液中；不正確；碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，其水溶液呈堿性，即pH大于7。

四、pH在物質(zhì)分離和提純中的應(yīng)用

通過加入試劑來調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中某組分沉淀而分離的方法。一般加入相應(yīng)的難溶或微溶物來調(diào)節(jié)。如向含有FeCl3雜質(zhì)的CuCl2溶液加入氧化銅或者氫氧化銅固體，調(diào)節(jié)至相應(yīng)pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去。

【例7】（2015·全國新課標(biāo)Ⅱ卷26題改編）用廢電池的鋅皮制作七水合硫酸鋅，需去除少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加入新硫酸和雙氧水溶解，鐵變?yōu)?，加堿調(diào)節(jié)pH為 ，鐵剛好完全沉淀（離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí)，即可認(rèn)為該離子沉淀完全）。繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為 ，鋅開始沉淀（假定Zn2+濃度為0.1mol/L）。若上述過程不加雙氧水的后果是 ，原因是 。有關(guān)數(shù)據(jù)下圖所示：

（二）強(qiáng)酸（強(qiáng)堿）加水稀釋后的pH計(jì)算

【例10】常溫下，將pH=2的硫酸溶液，稀釋100倍，則稀釋后溶液的pH為？

解析：pH=2的硫酸溶液，稀釋100倍后，pH=2+2=4

答案：4

【例11】常溫下，將pH=12的NaOH溶液，稀釋1000倍，則稀釋后溶液的pH為？

解析：pH=12的NaOH溶液，稀釋1000倍，pH =12-3=9

解題規(guī)律：

①強(qiáng)酸pH=a，加水稀釋10n倍，則pH=a+n

②弱酸pH=a，加水稀釋10n倍，則a③強(qiáng)堿pH=b，加水稀釋10n倍，則pH=b-n

④強(qiáng)堿pH=b，加水稀釋10n倍，則b-n